常州工学院青年学子研究纳米银孔洞，破解半导体封装难题

大学生云报8月8日讯（通讯员 吴一帆） 2025年7月7日清晨，常州工学院多物理耦合场实验室的玻璃门被晨光镀上金箔。吴一帆捏着钥匙串走在最前，厚重的铁门“吱呀”转动，钥匙碰撞的脆响惊飞了窗台上的小飞蛾。他回头看了眼身后七位队友，指腹摩挲着实验室门牌：“十四天，得跟这些纳米银‘聊’出点门道。”

 实验台被阳光晒得微烫，吴一帆摊开论文时，卷边的纸页蹭过台面，发出细碎声响。“传统焊料到200℃就软得像化了的蜡烛，”他指尖点在《自然・电子》论文的泛黄图表上，密密麻麻的黑色圆点像撒了把黑芝麻，“但新能源汽车功率芯片工作时，400℃是家常便饭。”他顿了顿，敲了敲最大的黑圆点，“纳米银熔点961℃本是好材料，可这些孔洞让力学性能忽高忽低——得摸清它们‘捣乱’的规律。”图为团队负责人讲解实验方案

7月8日的文献研讨会在窗边召开，百叶窗将阳光切成金色带子斜落在白板上。徐兆荣突然把论文拍在金属台面上，塑料文件夹磕出脆响，吓得烧杯轻晃。“它说‘孔洞在电流场中存在定向迁移现象’，”他指尖戳着一行字，声音发颤，“可迁移速度跟温度啥关系？性能咋变？啥都没说！”

吴一帆抓起马克笔，在白板上唰唰划出三道交叉线：“温度、电流密度、孔洞体积变化率——这三个变量像咬合的齿轮。”他重重一点三轴交点，墨汁洇出小团，“得摸清它们转动的规律。”张世轩指着纵轴笑，汗珠顺着下颌线滑：“得从-40℃测到400℃，极端温度下的表现最关键。”王俊杰在笔记本上涂画：“电流密度至少三个梯度，10³、10⁴、10⁵，少一个都像炒菜忘放盐。”直到正午，白板上的实验节点挤得快掉下来，徐兆荣才发现T恤后背已被汗浸成深色。

7月9日，万能材料试验机的嗡鸣像持续低吟的蝉。张世轩蹲在模具调试台前，右手游标卡尺刚碰到纳米银薄片，左手创可贴就“刺啦”裂开——昨天被金属边角划的伤还在渗血。“样品孔隙率必须严格按5%、10%、15%梯度来，差0.01毫米就偏2个百分点。”他把薄片举到灯下，微孔漏下的光斑在手背上晃成星点，“就像烤戚风，气孔多了塌陷、少了硬邦邦，材料‘口感’全靠这些孔洞拿捏。”

模具咬合处被砂纸磨得发亮，像块旧银镜。张世轩捏着0.005毫米厚的铜箔垫片，指尖的汗让垫片总打滑：“再加一层，压力多5牛，孔隙率就能精准到10%。”说话时，他额头的汗珠滴在150℃模具上，瞬间蒸成白雾——为模拟芯片工作温度，模具始终预热着。隔壁操作台前，王俊杰紧盯屏幕上的力值曲线，食指悬在调速旋钮上，指节因用力发白。“加载速度必须稳定在10⁻⁵到10⁻²s⁻¹之间。”他屏住呼吸转动旋钮，曲线立刻平滑如镜，“这就像让大象用脚尖踮起，力道差一点，应力数据就失真。”他拿起桌边磨亮的标准银片，99.99%的纯度映出熬红的眼：“每次实验前都用它校准，误差不能超0.001牛——差不多一根头发丝的重量。”说着将银片塞进夹持装置，机器“咔嗒”一声，屏幕数值开始跳动。

图为团队成员操作和调试显微镜观测试验样品

7月12日凌晨两点，低温箱发出低沉嗡鸣。林野戴防冻手套往拉伸装置里塞样品，-40℃的低温让他呼出的气凝成白雾，睫毛结着冰晶像碎钻。“文献说低温会让金属脆性增加，弹性模量至少降5%。”他按下启动键，当数值定格在“+12%”时，冻红的脸写满难以置信：“不仅没降，反而升了12%！” 

折叠床上的徐雨筱被惊醒，抓过沾咖啡渍的孔洞分布图——为盯数据，她已连熬两通宵。“你看-40℃的图，”她用红笔圈出黑点，咖啡渍蹭到指尖，“常温孔洞是不规则长条，现在全缩成圆颗粒，像冻住的气泡！”她笔尖划破草稿纸画示意图，眼里闪着光：“孔洞收缩让材料更致密，弹性模量自然上去了。”

凌晨四点的线上会议里，吴一帆对着屏幕那头说：“极端低温下，孔洞可能是‘调节器’。”他笔尖划过笔记本，“加测-60℃、-20℃、0℃，重点看孔洞形态。”徐雨筱冲咖啡时突然想起：“得测不同保温时间，看冻越久是不是缩越小。”林野翻着样品登记本：“我明早压批高孔隙率样品，看看是不是都这样。”窗外泛白时，实验方案补充页已写满三页，徐雨筱发现指甲缝里全是红墨水。

7月13日下午，实验室爆发出低低的惊呼。姚聪把脸贴在金相显微镜目镜上，鼻尖快碰到镜头，突然直起身，椅子腿划出“吱嘎”声，惊得王俊杰掉了记录本。“动了！它们在动！”他拽着吴一帆往前推，指节发白，“看阳极方向，孔洞在往那边跑！” 屏幕上，零散的黑色孔洞像被无形的手牵引，向阳极聚集，小孔连成发丝般的黑线。“就像山洪带泥沙往低洼冲，”姚聪手指跟着移动，“电子迁移的电场力把它们赶一块儿了！”吴一帆调来高速摄像机：“快加测10³和10⁵A/cm²组，记迁移速度！”接下来两天，团队轮班守在显微镜前。王俊杰发现电流达10⁵A/cm²时，孔洞迁移速度是10⁴组的3倍，鬓角的汗滴在设备上，他笑出声：“这速度像被人催着赶路。”张世轩统计发现，当聚集区域超总面积35%，电阻值突然飙升——他把铅笔一扔：“这就是芯片烧坏的原因！这些洞抱成团，像凿出短路‘暗河’。”

7月18日下午，夕阳把实验室染成暖红色。李苗老师踩着光斑走进来，正撞见吴一帆他们围着曲线图争执。曲线在300℃、10⁴A/cm²处断崖下跌，像被掰断的铁丝，与理论预测的平滑线形成刺眼对比。 “理论上性能退化该是渐进的，”李苗抚平曲线，指尖沿着折线滑动，“为什么会断崖？” 吴一帆指着拐点标注：“我们假设孔洞均匀分布，但实际在300℃和10⁴A/cm²耦合下，它们已经扎堆了。”他在图边画了个挤挤挨挨的电梯：“就像10人挤进6人电梯，超临界值就报警——聚集孔洞占比超35%，性能就雪崩式下降。”

图为李老师与团队成员分析数据曲线

徐兆荣翻出低温实验数据，纸页沾着冻红的指尖印：“低温能让孔洞收缩，能不能用温度调控抑制聚集？”李苗在黑板上画新流程图，粉笔灰落在发梢：“得加5组不同晶粒取向的样品，晶粒方向不同，孔洞迁移阻力可能不一样。”她在图末画个笑脸：“科研像走迷宫，绕点弯路才能发现新出口。”暮色漫进实验室时，草稿纸堆得比烧杯高，张世轩才发现T恤上沾了块黑板灰，像朵灰云。7月21日傍晚，香樟树影被拉得老长。团队成员捧着实验记录围在一起，甘文艳老师举着相机喊“靠近点”时，吴一帆慌忙按住胸口的纸——风太大，“孔洞演化-性能退化”关联图谱的边角“哗啦”响，红、蓝、黑三色曲线像缠在一起的藤蔓；另一张专利申报初稿的纸角卷着，“一种基于多场耦合的纳米银孔洞调控方法”的字迹被风吹得发晕。 图为团队成员在实验室门口合影

“14天只是开头，”吴一帆把纸按在胸口挡风，身后设备还在轻嗡，像没唱完的歌，“这些纳米银的秘密，够研究好几年。”林野翻开笔记本，最后一页红笔字被描得极深：“下一个目标：让国产纳米银在芯片里‘站得稳、扛得住’”，力道像要刻透纸背。 徐兆荣指着窗户喊：“看！我们的实验数据曲线！”夕阳透过百叶窗在墙上投下明暗条纹，像极了研究半个月的力值曲线。相机快门“咔嗒”响起时，有人扯着嗓子喊：“明年这时，带着专利再来拍一张！”风卷着香樟叶沙沙跑过，像是应和，又像催促。 

来源：大学生云报 | 吴一帆

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